《糧油食品科技》 2021年第29卷第5期 張敏等
文章提綱及節選:
米糠含有稻米中64%營養及人體所需90%必需營養素,可廣泛地應用于食品、醫藥、化工、化妝品等領域,是一種寶貴的可再生資源。米糠含有15%~22%的油脂,不飽和脂肪酸占比高達80%,其中油酸與亞油酸之比約1∶1,是典型的油酸-亞油酸型植物油。此外,米糠油中富含谷維素、維生素E、角鯊烯和植物甾醇等多種生物活性組分,表現出極強的抗氧化作用,具有抑制腫瘤生長、降低人體膽固醇水平和葡萄糖耐量等生理功能。因此,米糠油廣受消費者的喜愛。
目前,機械壓榨法和溶劑浸出法是工業上常用的植物油提取方法。水酶法是以水代法為基礎,在特定條件下利用生物酶破壞細胞結構,促使油脂釋放的一種油脂提取方法。提取條件溫和、綠色安全、可同時分離出油脂和蛋白質等產品,是水酶法油脂提取的顯著優勢。國內外水酶法油脂提取,在大豆、菜籽、油茶籽、花生和芝麻等油料作物中有所應用,并取得了一定的成果。1996年Sengupta等首次利用果膠酶和纖維素酶,結合有機溶劑提取米糠油。Hanmoungjai等[12]研究證實,應用Alcalase 2.4L酶制劑可以顯著提高米糠油和蛋白質的提取率。楊慧萍等[13]對水酶法提取米糠油進行了工藝優化,出油率達到85.76%。
水酶法油脂提取一般可將分為4個階段:破碎、酶解、離心和破乳(如圖1所示)。為提高出油率,通常應用加熱、微波、超聲波、擠壓膨化、酶法和蒸汽閃爆等方式對原料進行預處理,破壞細胞結構。糖酶和蛋白酶則是水酶法油脂提取常用的酶制劑,糖酶主要包括纖維素酶、果膠酶、半纖維酶、淀粉酶和葡聚糖酶等。
選擇合適的酶制劑及酶解工藝,是水酶法油脂提取工業化應用的基礎。此外,在油脂提取過程中,磷脂、蛋白質和細胞碎片與油脂形成穩定的乳狀液,導致油脂的提取率較低。受油料成分和性質的影響,不同油料形成的乳狀液性質差異顯著。有效地破壞乳狀液的穩定性,提高出油率及產品品質的破乳工藝,是目前國內外水酶法油脂提取的技術瓶頸。
本文開展水酶法提取米糠油的酶制劑篩選、酶解工藝及破乳工藝研究,創新米糠油水酶法提取的高效綠色節能制油技術,促進水酶法制油工藝在植物油脂行業的推廣與應用,實現米糠高值化利用,具有現實的理論價值和實踐意義。
正文略
結論
本研究開展了水酶法提取米糠油的工藝研究。通過酶制劑的篩選,確定Alcalase 2.4 L蛋白酶為水酶法提取米糠油的酶制劑;糖酶無法提高擠壓米糠原料的提油率;堿性條件更有利于米糠油脂的提取。通過優化酶解工藝參數,在1∶7.5料液比、2%加酶量、57 ℃、pH值9.0、300 r/min攪拌酶解150 min條件下,可獲得66.2%的米糠提油率。
通過乳狀液的破乳條件和破乳方法研究,確定水酶法提取米糠油乳狀液的最佳破乳工藝:調節乳狀液pH值至7.0,60 ℃條件下300 r/min攪拌60 min,破乳率可達93.15%;堿性條件及CaCl2處理,無助于水酶法提取米糠油乳狀液的破乳;20%~30%乙醇處理,可提高乳狀液的破乳率。
應用本研究創制的水酶法提取米糠油工藝,可獲得84.1%以上提油率的米糠毛油,毛油品質特別是生物活性物質的含量,明顯優于傳統溶劑法提取米糠毛油。